Способ измерения кинетических параметров пиролиза твердых веществ

 

Изобретение относится к способам теплофизических измерений и может быть использовано в пиролитической газовой хроматографии и массспектрометрии для определения кинетических параметров пиролиза твердых веществ. Целью изобретения является повышение воспроизводимости результатов измерений. Это достигается адаптацией режима нагрева относительно нормируемых параметров образца и нагревателя . На поверхность нагревателя наносят образец фиксированной массы и пропускают через него суперпозицию двух токов (Т). Один из Т устанавливают из условия теплового баланса . Второй Т адаптируют, предварительно определив величину Т соответствующего электрической прочности нагревателя , массу нагревателя, теплоту и температуру разложения исследуемого вео ества. В процессе цикла измерения непрерывно регистрируют пературу образца и при достижении им температуры пиролиза отключают второй Т. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)4G 01 N 25 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ з

"Ф

Q;,„,»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4127353/31-25 (22) 02.1Î.86 (46) 23.03.88. Бюл. ¹ 11 (71) Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им . В.И.Ленина (72) В.Г.Гуслев, А.И.Лесникович, Г.В.Принцев, К.К.Коваленко и В.Г.Смальцер (53) 543.226 (088.8) (56) Березкин В.Г. Газовая хроматография в химии полимеров. N. Наука, 1972, с. 219.

Levy R.L. Journai of Goes, Chrom., 1967, № 3, р.р. 107-113. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ

ПАРАИЕТРОВ ПИРОЛИЗА ТВЕРДЫХ ВЕЦЕСТВ (57) Изобретение относится к способам теплофизических измерений и может быть использовано в пиролитической газовой хроматографии и массспектрометрии для определения кинетических параметров пиролиза твердых веществ. Целью изобретения является повынение воспроизводимости результатов измерений. Это достигается адаптацией. режима нагрева относительно нормируемых параметров образца и нагревателя. На поверхность нагревателя наносят образец фиксированной мас» сы и пропускают через него суперпозицию двух токов (Т). Один из Т устанавливают из условия теплового баланса. Второй Т адаптируют, предварительно определив величину Т соотвечствующего злектрической прочности нагревателя, массу нагревателя, теплоту и температуру разложения исследуемого вещества. В процессе цикла измерения непрерывно регистрируют тем... пературу образца и при достижении им температуры пиролиза отключают второй Т.

1383180

10

3S

S0 ролиэа.

Изобретение относится к области теплофиэических измерений и может быть использовано н пиролитической газовой хроматографии и масс-спектрометрии для определения кинетических параметров пиролиэа твердых вещестн.

Целью изобретения является повышение воспроизводимости результатов измерений.

Способ реализуют в следующей последовательности операций: взвешивают исследуемый образец с целью определения его массы m, кг; экспериментально определяют теплоту разложения и температуру разложения исследуемого вещества Q кДж/кг;

Т„, К; измеряют величину тока, соответствующегo электрической прочности нагревателя I (А), и его массу m н Н кгq наносят исследуемый образец на по" верхность резистивного нагревателя; пропускают через нагреватель суперпозицию двух токов I „+ Т2, первый из которых устанавливают из уран" нения теплового баланса, а величину второго находят по результатам совместных измеренчй по формуле

ИÎ Тп2 о П

2 и Т- н а где Т - величина н-орого тока, А;

1;. - 0 7-1,2 кг/кдЖ вЂ” коэффициент пропорциональности;

Т вЂ” электрическая прочность ная гревателя, А;

И - масса образца, кг; теплота разложения исследуео мого вещества. кДж/кг;

Тп — температура пиролиза, К;

11„ - масса нагревателя, кг, Т = температура разложения иса следуемого вещества, К.

При этом измерение температуры об. разца производят непрерывно во время всего цикла измерения и отключают второй ток при достижении температуры пиролиза.

При k, меньшем 0,7 кг/кДж, время выхода на температуру пиролиза относительно велико, что снижает воспроизнодимость результатов измерений.

При k большем - 2 кг/кДж возрастает вероятность перегревов образца, что также снижает носпроиэнодимость измерений кинетических параметров пиIf р и м е р. Проводят измерение кинетических параметров пиролиза полининилоного спирта при 673 К (400 С)

Регистрацию продуктов осуществляют с помощью нремяпролетного масс-спектрометра. Ячейка пиролиза, содержащая нагренатель, соединяется через вакуумный натекатель с масс-спектрометром и имеет вакуумные токоноды для питания нагревателя и для термопары. Нагреватель выполнен н виде двух танталовых лент длиной 30, шириной 4 и толщиной 0,02 мм, наложенньгх друг на друга, между которыми помещают навеску исследуемого вещества массой 520 мкг и рядом с ним спай термопары. Электрическая прочность лент определена экспериментально и составляет 2,1 А, масса лент 0,797 r.

Используют термопару хромель-алюмель, изготовленную из проволоки диаметром

30 мкм и прокатанную до толщины спая

7 мкм. Сигнал термопары подается на блок отключения второго тока, а также через усилитель выводится на многолученой шлейфовый осциллограф, таким образом, регистрируют температурный режим пиролиза. Блок питания нагревателя содержит два источника постоянного тока. Величину второго тока рассчитывают по приведенной формуле. Температуру разложения Т, вещества образца и теплоту разложения

Q предварительно измеряют с помощью дериватографа. Эти величины составляют 503 K и 3655 кДж/кг соответственно. При k = 1 кг/кДж величина второго тока составляет 9 A.

Кинетику разложения определяют по пику с массой 15, который соответствует метильному радикалу. Масс-спектрометр настраивают на этот пик и регистрируют изменение интенсивности во времени с временем сканирования

10 мс. Изменеяп е интенсивности пика во времени, как и профиль температуры, выводят на снетолучевой осциллограф. Из полученной осциллограммы определяют время выделения продукта, которое -составляет 0,42 с.

Для определения воспроизводимости эксперимент проводят 5 раэ при фиксированных параметрах пиролиза (такие величии, как И, М„и Т„, претерпевают статистические отклонения, так как измеряются перед каждым опытом), Критерием носпроизнодимости служит дис-.

138318О времени вггде»геши i1 котора .

Г

1 ляется как

1 б г число опытов; время выделения в г-и опыте; персия опредг

8 где N среднее время выделения

Формула изобретения

Составитель Ю,Коршунов

Редактор А.Ворович Техред A. Кравчук Корректор А. Тяско

Заказ 1287/39 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ измерения кинетических параметров пиролиза твердых веществ, заключающийся в том, что определяют массу исследуемого образца, наносят его на поверхность реэистивного нагревателя и пропускают через нагреватель суперпозицию двух токов, причем величину первого тока устанавливают из условия теплового баланса, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости результатов измерений, предварительно измеряют величину тока, соответствую" щего электрической прочности нагре-! в» ". е гггг, ма с cv на грева теля, теплоту и температу1г разложения исследуемо-. го вещества и по результатам иэмере5 ний находят величину второго тока

1 иэ соотношения

Т., = kI и «т гг

М Т

Е» О где k — коэффициент проггорциональ10 ности, равный О, 7О, 12 кг/кЛж;

L — электрическая прочность нан гревателя, А;

It, -, масса образца, кг;

15 Ц вЂ” теплота разложения исследуемого вещества, кДж/кг;

Т„ - температура пиролиза, К;

М„ — масса нагревателя„ кг;

Т, — температура разложения иссле"

20 дуемого вещества, К, .выставляют значение второго тока, равное найденной величине, непрерывно регистрируют температуру образца и при достижении ею значения темпера.

25 туры пиролиэа отключают второй ток. ь